Духовка оплавления DIY с Reflowduino: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Reflowduino - это универсальная Arduino-совместимая плата контроллера, которую я лично спроектировал и построил, и она может легко превратить тостер в печь для оплавления печатных плат! Он оснащен универсальным микропроцессором ATmega32u4 с программным интерфейсом micro USB, встроенным интерфейсом термопары MAX31855 типа K с фильтрацией шума, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) для удобной связи с мобильным устройством, зарядкой LiPo батареи и индикацией состояния, опциональным твердотельным устройством. реле состояния и пьезозуммер для воспроизведения ваших любимых тематических песен. Еще лучше то, что я выпустил все это как полностью открытый исходный код для всех, включая файлы EAGLE PCB, пример кода Arduino IDE, образец приложения Android для управления Bluetooth и полные руководства о том, как изменить тостер, чтобы начать готовить. '!

Если вы хотите заказать Reflowduino или релейный модуль Sidekick, посетите мой веб-сайт!

Для получения полной документации, исходных файлов, схем и более подробной информации о Reflowduino посетите официальную страницу Github здесь.

А теперь приступим!

Шаг 1. Соберите детали

Список деталей

• Reflowduino Pro OR Reflowduino Basic + твердотельное реле (я буду использовать модуль реле Sidekick)
• Термопара типа K (входит в комплект Reflowduino)
• Источник питания Reflowduino: LiPo аккумулятор, микро-USB 5 В (от ноутбука или адаптера) или и то, и другое!
• Духовка с тостером ИЛИ плита (я использовал эту духовку с тостером мощностью 1100 Вт, когда она стоила около 20 долларов)
• Отвертка (для разборки тостера)
• Маленькая отвертка с плоской головкой (для винтовых клемм)
• Смартфон или устройство с поддержкой Bluetooth. В настоящее время доступна только версия приложения для Android.
• Дополнительно: ноутбук для сбора и построения графиков данных в реальном времени через Excel! Чтобы это работало, вам нужно будет подключить Reflowduino к ноутбуку через микро-USB.

Следующие элементы необходимы только в том случае, если вы хотите внести много изменений в сборку печи оплавления (в большинстве случаев не требуется):

• Кусачки
• Паяльник и припой
• Провод 14-18 AWG (с многожильным проводом иметь дело проще)
• Термоусадочные трубки подходящего размера для изоляции проводов. Зависит от вашей настройки.
• Защитные очки (будьте осторожны, здесь мы имеем дело с сетевым напряжением!)
• Перчатки (металлический лист тостеров может быть острым, а винты торчат повсюду!)

Отказ от ответственности: если вы новичок в электронике или не имеете надлежащего опыта работы с сетевым напряжением, я бы посоветовал вам либо не связываться с этим, проконсультироваться с профессионалом, либо продолжать учиться, пока вы не станете достаточно опытным. ! Я не несу ответственности за какие-либо сбои, которые могут произойти из-за неправильного использования печатной платы Reflowduino или связанных с ней компонентов и электрической системы (включая сетевое питание, панели выключателей и т. Д.). При необходимости примите все меры безопасности. Более того, не рекомендуется использовать тот же прибор для оплавления печатных плат, что и для приготовления пищи для употребления в пищу. Это может привести к пищевому отравлению, особенно если вы используете свинцовый припой для печатных плат. Вы несете полную ответственность за свои действия и выполняете их на свой страх и риск!

При этом, сделай сам, мои друзья… веселись и будь в безопасности!

Reflowduino и его приятель

ПРИМЕЧАНИЕ. Теперь существует дополнительный модуль Reflowduino32 для платы разработки ESP32, который также может беспроводным образом управлять печью оплавления. Полную документацию см. На странице Reflowduino Github, а также в этом руководстве по печи оплавления ESP32!

Прежде всего, существует две версии Reflowduino: Basic и Pro, и в зависимости от вашего конкретного приложения вы можете выбрать одну или другую. Затем я сделал удобный модуль твердотельного реле под названием Solid-State Sidekick, который берет на себя всю сетевую проводку и полностью избавляет от необходимости паять что-либо. Просто подключите прибор непосредственно к Sidekick, а также к двум релейным входным проводам от Reflowduino, и все готово!

Ниже приводится сводка доступных вариантов:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + твердотельный помощник
3. Reflowduino Basic + другое твердотельное реле (на выбор)
4. Другая совместимая с Arduino плата + интерфейс термопары + термопара + модуль Bluetooth + полупроводниковый Sidekick (или другое реле) + LiPo аккумулятор «рюкзак» (опционально)

В первом варианте реле уже установлено на Reflowduino. Это универсальный хороший вариант для управления любой обычной тостерной духовкой или плитой, особенно если вы хотите самостоятельно припаять провода и сэкономить деньги.

Второй вариант, безусловно, самый простой (и самый безопасный) и не требует пайки или настройки устройства, если вы действительно этого не хотите, потому что модуль реле Sidekick имеет твердотельное реле, а также все необходимые вам условия. просто подключайте к нему вещи, вставляя их в розетку. Да, вы меня правильно поняли! Это означает, что вы можете управлять любой тостерной печью, даже не открывая ее!

Третий вариант - если вы предпочтете выбрать собственное твердотельное реле, возможно, с более высокой токовой нагрузкой или по какой-либо другой причине, например, по индивидуальной конфигурации монтажа (кто знает?).

Последний вариант предназначен для тех, у кого уже может быть много запчастей и он хочет быстро собрать что-то, не покупая что-то новое, что тоже прекрасно! Вы можете использовать Arduino вместе с чем-то вроде этой коммутационной платы термопары и, конечно же, самой термопарой. Чтобы использовать демонстрационное приложение, вам также понадобится модуль Bluetooth HM-10, если вы не хотите отказаться от беспроводной связи и придерживаться графика данных в Excel через компьютер. Обратите внимание, что в зависимости от того, какие части вы выберете, вам, возможно, придется изменить демонстрационный код в соответствии с вашими потребностями.

Ресурсы:

• Щелкните здесь, чтобы просмотреть технические характеристики Reflowduino.
• Нажмите здесь, чтобы увидеть распиновку Reflowduino.

Твердотельное реле

Если вы используете Reflowduino Pro, вы можете пропустить этот раздел, но если вы используете Reflowduino Basic, вам нужно будет либо получить Sidekick, либо выбрать свой собственный модуль реле. Выбирая свой, проверьте следующее:

• Тип реле: должно быть твердотельное, а не просто обычное контактное реле. Вы МОЖЕТЕ обойтись обычным реле для нашего конкретного приложения (поскольку мы будем использовать управление пропорциональным временем, а не непрерывную ШИМ), но это не гарантируется и не рекомендуется. Кроме того, вы услышите щелчок реле при каждом переключении, что может раздражать.
• Оптоизоляция: ищите оптическую изоляцию для безопасности. Это означает, что вы можете быть уверены, что ваш Arduino не будет отключен от напряжения 120 В / 240 В переменного тока!
• Управляющее напряжение: должно быть 3,3 В или 5 В
• Выходная мощность: должна выдерживать ток, который будет использовать ваше устройство. для любого устройства в США (которое используется на законных основаниях) 15 А / 120 В переменного тока - это все, что вам когда-либо понадобится, поскольку выключатели срабатывают при 15 А.

Оптоизолированное твердотельное реле Reflowduino Pro имеет управляющее напряжение 3-15 В постоянного тока и может выдерживать до 25 А / 240 В переменного тока при надлежащем конвекционном охлаждении. В нормальных условиях он может выдерживать 10 А / 240 В переменного тока или 20 А / 120 В переменного тока, что будет достаточно для всех устройств США и должно быть достаточным для большинства устройств на 240 В переменного тока.

Ресурсы:

Спецификация твердотельного реле Reflowduino PF240D25R

Тостер, духовка или плита

При выборе тостерной печи важно выбрать ту, которая подходит по размеру для вашего применения, поскольку меньший размер означает более высокую эффективность с точки зрения нагрева! Однако подойдут и более крупные, просто проверьте отзывы, чтобы убедиться, что это не полная чушь. Я лично купил этот в Walmart примерно за 21 доллар, включая налоги, когда он был в продаже.

Также неплохо убедиться, что у вас есть плоский металлический лоток для печатной платы. Многие тостеры (в том числе та, которую я купил!) Поставляются с лотками с выступами и решетками на них, и это определенно не идеально для оплавления печатной платы, поскольку вызывает тепловую неоднородность на печатной плате. Однако мне повезло, потому что поддон для сбора капель идеально подходил для того, что мне было нужно, поэтому я просто выбросил металлический гриль и сковороду, которые были в комплекте.

Не менее важно выбирать конфорки с плоской поверхностью. У большинства плиток есть утопленная круглая область в середине плиты, что нежелательно, поэтому постарайтесь минимизировать эту область, чтобы у вас было наиболее полезное пространство для размещения печатных плат. Кроме того, выберите конфорку, у которой есть только одна ручка (контроль температуры), потому что в этом случае вам не нужно даже открывать ее, чтобы настроить проводку!

Для получения дополнительной информации по этой теме посетите вики-страницу Github.

Шаг 2: Подключите

Теперь, когда у вас есть детали, пришло время все это подключить! Есть много способов снять шкуру с тостера, поэтому внимательно прочтите заявление об отказе от ответственности, указанное ранее!

Горячие пластины

Для любого устройства основным принципом является переключение токоведущего провода шнура питания путем включения реле последовательно с токоведущим проводом и обхода регуляторов управления устройством, если это необходимо. Для конфорок с одной ручкой регулировки температуры вам даже не нужно настраивать саму конфорку; вы можете просто повернуть ручку в положение ВЫСОКОЕ (максимальное значение), и все готово! Это гарантирует, что на конфорку будет подано питание (контакт внутри конфорки будет замкнут) при включении реле.

При стационарной установке вы можете либо отрезать шнур питания и соединить его, либо сделать это через контакты шнура питания. Опять же, всегда обязательно должным образом изолируйте все соединения. Следуйте общей схеме на первом изображении, и вы должны быть готовы к переплавке!

Обратите внимание, что я использовал зажимы из крокодиловой кожи и другой шнур питания (с зажимами из кожи аллигатора на концах) только для проверки. Это не рекомендуется и должно использоваться только для временного тестирования. Для более постоянной установки вы должны спаять и изолировать все или использовать Sidekick, чтобы все подключить.

Духовки с тостером

Духовки тостера управляются с использованием той же концепции, что и конфорка, в том смысле, что вы обычно можете управлять ими, даже не касаясь проводов, просто повернув ручку температуры до максимума, повернув настройку на «Выпечка», чтобы обе нагревательные нити были включены, и максимально таймер. В зависимости от тостера у вас также может быть функция «Оставаться включенным», поэтому вам не нужно беспокоиться о том, что таймер истечет!

Однако, если вы все же хотите разобрать его, настроить проводку, чтобы обойти ручки и добавить пользовательские элементы управления во имя науки, вы все равно можете! К счастью, даже если вы хотите разобрать его, общий принцип остается очень простым: вы должны отсоединить все ручки, которые подключены к токоведущему проводу, и прикрепить все нагревательные нити к токоведущему проводу, чтобы они включились на полную мощность прямо когда вы подключаете шнур питания к стене.

В этом руководстве я не буду тратить время на это, но вы можете увидеть, как я настраивал свою тостерную печь, на моей вики Github.

Шаг 3: установка программного обеспечения

Теперь, когда у вас настроено все оборудование, давайте рассмотрим, как настроить программное обеспечение.

Настройка приложения

См. Эти инструкции о том, как установить демонстрационное приложение Reflowduino и как импортировать сохраненные данные в Excel из приложения.

Краткое содержание:

• Приложение в настоящее время предназначено только для Android и полностью с открытым исходным кодом!
• Приложение отображает температуру в режиме реального времени и строит график после начала процесса оплавления.
• Приложение также сохраняет данные после завершения или прерывания процесса перекомпоновки, и данные можно импортировать в Excel для анализа!

Настройка Arduino IDE

См. Эти инструкции по настройке Arduino IDE и установке необходимых библиотек.

Краткое содержание:

• Загрузите код «Reflowduino_Demo», выберите «Adafruit Feather 32u4» в меню «Инструменты» -> «Платы» в Arduino IDE.
• Скомпилируйте его, чтобы убедиться, что все библиотеки установлены правильно.
• Загрузите код в Reflowduino и имейте в виду, что вам, возможно, придется нажать кнопку сброса на Reflowduino, если Arduino IDE начнет поиск порта.

Демо Reflowduino

См. Эти инструкции о том, как использовать демонстрационный код Reflowduino.

Краткое содержание:

• Скетч Reflowduino Demo позволяет вашему Reflowduino работать вместе с демонстрационным приложением через Bluetooth.
• Reflowduino считывает температуру с термопары и отправляет данные в приложение через Bluetooth каждые 2 секунды.
• Reflowduino использует пропорциональное время ПИД-регулирования для управления твердотельным реле во время процесса оплавления.
• Для автономной работы закомментируйте строку, в которой есть "while (! Serial) delay (1);" который ожидает установления последовательного соединения перед запуском фактического кода.
• Вы можете заставить Reflowduino действовать как клавиатуру, установив для переменной enableKeyboard значение true в верхней части эскиза для использования с этим демонстрационным файлом Excel. Это заставит Reflowduino «печатать» данные в Excel в реальном времени при подключении через USB. Просто убедитесь, что при запуске процесса перекомпоновки ваш курсор находится в первой доступной ячейке (A2) в Excel!

Демо-видео

• На этом видео показано, как Reflowduino вводит данные в Excel.
• Это видео показывает общую работу приложения и настройку оборудования с тостером.
• В этом видео показано, что происходит в конце процесса перекомпоновки.

Ресурсы

• Вы всегда можете найти последнюю версию кода Arduino и демонстрационный файл Excel для ввода данных в реальном времени на Github.
• Вы также можете найти последние файлы приложений для Android на Github.

Шаг 4: результаты и выводы

Полученные результаты

Прилагаю пару крупных планов платы, которую я оплавил с помощью Reflowduino, и немного низкотемпературной паяльной пасты с температурой оплавления, установленной на 155 ° C (эта конкретная паяльная паста, кажется, оплавляется при более низкой температуре, чем обычно рекомендуется 165 ° C, и Я заметил, что движение оплавления начало происходить при температуре около 125 ° C, а не при заявленной 138 ° C «температуре плавления»). Паяные соединения были идеальными, и я не мог и мечтать о лучшем!

Изготовление собственных досок

Дизайн печатных плат: для проектирования печатных плат я лично использую Autodesk EAGLE, бесплатный, но мощный инструмент, позволяющий быстро создавать качественные печатные платы! Он также имеет некоторые действительно интересные функции, такие как синхронизация 3D-моделей вашей печатной платы с Fusion 360 и обратно.

Прототипы печатных плат: я нашел, что OSH Park предлагает быстрое и доступное прототипирование наилучшего качества. Они используют бессвинцовый процесс под названием ENIG, который фактически покрывает контакты золотом, поэтому они будут отлично выглядеть в течение очень долгого времени!

Сборка печатной платы: используйте свой Reflowduino для сборки плат!

Выводы

В целом Reflowduino - идеальное оборудование для управления любой тостерной духовкой или конфоркой! С Reflowduino Pro вы можете сделать полнофункциональную печь оплавления со всеми приборами за чуть более 100 долларов (с духовкой с тостером за 20 долларов). Вы можете увидеть еще несколько технических замечаний здесь.

Если вам понравился этот проект, прокомментируйте его ниже и не стесняйтесь задавать вопросы, вносить предложения или конструктивные отзывы! Если вы хотите, чтобы что-то было сделано, сначала обратитесь к списку дел по улучшениям, которые уже рассматриваются. В настоящее время я собираюсь вместе, чтобы начать кампанию на Indiegogo, так что, пожалуйста, поделитесь информацией!

Еще раз спасибо за всю поддержку, и я бы не смог этого сделать без всех, кто приложил, и поделился своими усилиями со всеми!

• Если вам понравился этот проект, поделитесь, добавьте сердечко и проголосуйте за Reflowduino!
• Если вы реплицируете этот проект, поделитесь своими результатами и любыми советами, которые могут оказаться полезными для других!
• Возможно, вас также заинтересует этот следующий учебник, который я написал об использовании ESP32 и нового дополнительного модуля Reflowduino32!
• Если у вас есть какие-либо вопросы, комментарии или опасения, не стесняйтесь спрашивать или делиться ими!

~ Тим